pÓs-graduaÇÃo em geoquÍmica: petrÓleo e meio ambiente – pospetro metodologÍa da pesquisa em...

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PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOQUÍMICA: PETRÓLEO E MEIO AMBIENTE – POSPETRO METODOLOGÍA DA PESQUISA EM GEOQUÍMICA PROJETO DE DISSERTAÇÃO “GEOQUÍMICA APLICADA AOS ASFALTENOS: HIDROPIROLISE ASFALTENOS, ESTUDO E CARACTERIZAÇÃO ATRAVÉS DE FINGERPRINT E BIOMARCADORES. APLICAÇĀO EM CAMPOS MADUROS DE BACIAS PETROLÍFERAS DA REGIĀO NORDESTE DO BRASIL” Aluna Claudia Yolanda Reyes Junho 2010 Salvador, Bahia, Brasil

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PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOQUÍMICA: PETRÓLEO E MEIO AMBIENTE – POSPETRO

METODOLOGÍADA PESQUISA EM GEOQUÍMICA

PROJETO DE DISSERTAÇÃO

“GEOQUÍMICA APLICADA AOS ASFALTENOS: HIDROPIROLISE ASFALTENOS, ESTUDO E

CARACTERIZAÇÃO ATRAVÉS DE FINGERPRINT E BIOMARCADORES. APLICAÇĀO EM CAMPOS MADUROS DE

BACIAS PETROLÍFERAS DA REGIĀO NORDESTE DO BRASIL”

Aluna Claudia Yolanda ReyesJunho 2010

Salvador, Bahia, Brasil

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TÓPICOS DA APRESENTAÇÃO

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1. TÍTULO/TEMA

TÍTULO

Hidropirolise asfaltenos, estudo e caracterização através de

fingerprint e biomarcadores. Aplicaçāo em campos maduros de

bacias petrolíferas da regiāo nordeste do Brasil

TEMA

Geoquímica aplicada aos asfaltenos e geoquímica ambiental

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2. DESCRITORES

Descritor Referência

Asfaltenos

AZEVEDO, FREITAS e BASTOS, 2009; LEHNE, DIECKMANN, PRIMIO, FUHRMANN e HORSFIELD, 2009; WANG e FINGAS, 2009;

AKBARZADEH et al, 2007; GONÇALVES y Silva, 2007; DELGADO, 2006; MÁRQUEZ et al, 2006, PETERS et al, 2005; PINEDA-

FLORES e MESTA-HOWARD, 2001; KOOPMANS et al 1998; BECKER, MICHELS, LANDAIS, TORKELSON e PHILP, 1995;

BECKER, 1997; SISKIN e KATRITZKY, 1991; MICHELS, LANDAIS, TORKELSON e PHILP, 1985; WAPLES, 1985; BARKER, ano?;

LEWAN, ano?

Hidropirólise

AZEVEDO et al, 2009; LEHNE, DIECKMANN, PRIMIO, FUHRMANN y HORSFIELD, 2009; SANTAMARIA et al, 2009; WANG et

al, .2009; AKBARZADEH et al, 2007; VALLE, 2007; WANG et al, 2007; PETERS et al, 2005; CARSON, SINNINGHE e LEWAN, 1998;

KOOPMANS et al 1998; MICHELS, LANDAIS, TORKELSON and PHILP, 1995; TORKELSON, e PHILP KOOPMANS, 1995; SISKIN e

KATRITZKY, 1991; MICHELS, LANDAIS, TORKELSON and PHILP, 1985; BARKER, año?; LEWAN, año?; BARKER e LEWAN, ano?;

MICHELS, LANDAIS, LEWAN, ano?; LEWAN, año? aput Lewan, 1985; García et al, 1993

Óleos

biodegradados

AZEVEDO et al, 2009; OSPINO-CARO, 2009 LEHNE, DIECKMANN, PRIMIO, FUHRMANN e HORSFIELD, 2009; ; WANG e FINGAS,

2009; AKBARZADEH et al, 2007; GONÇALVES y Silva, 2007; WANG e STOUT, 2007; PETERS et al, 2005; KOOPMANS et al 1998;

KAPLAN, GALPERIN, LU e LEE, 1997; MICHELS, LANDAIS, TORKELSON e PHILP, 1995; SISKIN et al, 1991; MICHELS, LANDAIS,

TORKELSON e PHILP, 1985; WAPLES, 1985; BARKER, ano?; LEWAN, ano?

Campos

MadurosGONÇALVES y Silva, 2007; BATISTA, ROCHA e ARAÚJO, Ano?

Correlação óleo

– óleo

AZEVEDO et al, 2009; WANG et al, 2009; BORGES et al, 2007; WANG et al, 2007; PETERS et al, 2005; NYTOFT, BOJESEN-

KOEFOED y CHRISTIANSEN, 2000; KOOPMANS et al, 1998; KAPLAN et al, 1997; LARTER e APLIN, 1995; WAPLES, 1985

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3. OBJETIVOS GERAL E ESPECÍFICOS

OBJETIVO GERAL

Hidropirolizar as amostras de asfaltenos e obtenção de hidrocarbonetos imerso em

sua estrutura, para posterior interpretação geoquímica.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Aperfeiçoar os parâmetros de temperatura, tempo de hidropirolização e água /

asfalteno, o processo de hidropirolise;

Coleta e quantificação das estruturas envolvidas na asfaltenos de petróleo por

hidropirolise e gravimétrica;

Caracterização geoquímica dos hidrocarboneto conforme a estruturas

dos asfaltenos, por cromatografia líquida (diagrama ternário SAR), impressões

digitais (cromatografia gasosa com detector FID) e biomarcadores saturados

(Gás detector de cromatografia de massa, monitoramento da massa de íons

m/z191, m/z217 e m/z 218).

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4. INTRODUÇÃO

Um dos campos de trabalho geoquímica ambiental está associada à indústria petrolífera. Exploração, produção, processamento, transporte e impactos ambientais, são algumas das principais etapas, em que o conhecimento da geoquímica de aplicar seus conhecimentos científicos e operacionais. (AKBARZADEH, 2007; PETERS, 2005; KAPLAN, 1997; LARTER, 1995 y WAPLES, 1985).

O estudo da composição e do conhecimento dos vários produtos do petróleo influencia o custo, manipulação, processamento e, em caso de impacto ambiental para a recuperação das áreas afetadas (WANG, 2009; PETERS, 2005 y WAPLES, 1985)

Este trabalho tem como objetivo avançar no estudo de hidrocarbonetos incorporado dentro de estruturas tridimensionais de asfaltenos, que se presume ser "preservado" pelas complexas estruturas dos asfaltenos, são altamente resistentes aos processos de degradação (AZEVEDO, 2009; AKBARZADEH, 2007; DELGADO, 2006; PETERS, 2005 y BECKER, 1997).

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4. INTRODUÇÃO

A área de aplicação inclui o conhecimento de óleo pesado, no qual não extraiu os campos de produção, por suas estruturas complexas, de baixo fluxo e alto custo de extração (BATISTA, ano?)

Também na área ambiental, para as avaliações de derrames, em relação as prováveis fontes através de correlações óleo - óleo, e na definição de estratégias possíveis para a remediação das áreas afetadas (WANG, 2009; OSPINO-CARO, 2009; WANG, 2007; PETERS, 2005; KAPLAN, 1997 y WAPLES, 1985).

A metodologia inclui a obtenção de petróleo "aninhadas" dentro da estrutura de asfaltenos por hidropirolises (AKBARZADEH, 2007; LEWAN, ano?; CARSON, 1998; MICHELS, 1995; BARKER , ano?)

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5. HIDROPIROLISE DE ASFALTENOS: INTRODUÇÃO

Propriedade Quantidade ObservaçãoComposição:Carbono, C (%)Hidrogênio, H2 (%)Oxigênio, O2 (%)Enxofre, S (%)Nitrogênio, N2 (%)Níquel, Ni (%)Vanádio, V (%)

80,0 – 84,08,0 – 10,00,2 – 0,71,2 – 3,00,2 – 1,26,0 - 0,84,4 – 0,3

Os valores estimados a partir da literatura para os principais componentes dos asfaltenos.

Peso molecular (u.m.a.) 2000 - 7000 u.m.a.: unidade de massa atômicaTipo de compostos:Hidrocarbonetos saturados acíclicos e cíclicos;Hidrocarbonetos aromáticos;Compostos organometálicos;principalmente de níquel, vanádio e ferro;compostos hereterocíclicos, de enxofre, nitrogênio e oxigênio

Não informou

Grupo funcionais:Naftaleno;Terpenos;Ácidos carboxílicos, arílicos e mistos

Cetona e AldeídoBenzotiofenos e dibenzotiofenoNaftenobenzotiofenoSulfuro alquil, aril e misto

Alquilbenceno;Arilbenceno;Pirrol;Piridina;Tiofeno

Entre as mais freqüentes

Unidade mínima: colóideMilhares de angstroms

Equivalente às redes tridimensionais para formar colóides micelares temporária.

Média da razão atômica:C/HC/OC/SC/N

0,947,729,084,2

O aumento da proporção de carbono atômico / heteroatômico, indica o aumento da polaridade e aromaticidade do asfalteno e indicação direta da diminuição do C / H..

Características gerais dos asfaltenos. Feita a partir da literatura. Valores declarados correspondem a valores extremos encontrados durante a revisão da literatura

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5. HIDROPIROLISE DE ASFALTENOS: INTRODUÇÃO

M.D. Lewan e sua equipe, relatou em 1979, uma técnica que permite o teste de maturidade artificial em amostras de rochas sedimentares imaturos. Este processo chamou hidropirolise (LEWAN, año? aput Lewan, 1985; García et al, 1993).

É um craqueamento térmico de compostos de carbono pesado para produtos líquidos de baixo peso

molecular;o processo é realizado na presença de água a uma

pressão e temperatura, previamente definidos (pirolisador confinado, na presença de água);

o material a ser craqueado pode ser uma rocha sedimentar imaturo, carvão, petróleo, asfalto, alcatrão, betume, entre outros;

o teste mede a massa de óleo produzido em um determinado estado de maturação térmica.

(AZEVEDO et al, 2009; LEHNE et al, 2009; AKBARZADEH et al, 2007; VALLE, 2007; PETERS et al, 2005; TORKELSON et al, 1995; KOOPMANS et al 1998; SISKIN et al, 1991; MICHELS et al, 1985; MICHELS, LANDAIS, BARKER, año?; LEWAN, año?)

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5. HIDROPIROLISE DE ASFALTENOS: METODOLOGÍA

1. Maranhão2. Piauí3. Ceará4. Rio Grande do Norte5. Paraíba6. Pernambuco7. Alagoas8. Sergipe9. Bahia

ProvaTemperatura

(°C)

Tempo

(horas)

Proporção

asfalteno / água

(peso g / volume mL)

Observação

1Máximos

permitidos pela hidropirolizador

24 0 / 600

Teste de funcionamento dos equipamentos, verificação dos parâmetros de funcionamento normal

2 300 72 1 / 5 Otimização temperatura de hidropirolização de asfaltenos

3 330 72 1 / 5

4 360 72 1 / 5

5Valores

optimizados

24 1 / 5 Otimização tempo de hidropirolização de asfaltenos

6 48 1 / 5

7 72 1 / 5

8Valores optimizados

2 / 4 Otimização da proporção asfalteno / água de hidropirolização9 1 / 5

10 Valores otimizadosVerificação de parâmetros otimizados hidropirolização

11Valores otimizados

Mostra asfalteno 1, ensaio duplicado12

13Valores otimizados

Mostra asfalteno 2, ensaio duplicado14

15Valores otimizados

Mostra asfalteno 3, ensaio duplicado16

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5. HIDROPIROLISE DE ASFALTENOS: REFERÊNCIAS

Inclui literatura da referência e consultada:AKBARZADEH K., HAMMAMI A., KHARRAT A., ZHANG D., ALLENSON S., CREEK J., KABIR S., JAMALUDDIN A., MARSHALL A.G., RODGERS R.P., MULLINS O., SOLBAKKEN T.. Los asfaltenos: problemáticos pero ricos en potencial . Chevron Energy Technology Company - Oilfield Review. Otoño de 2007.

AZEVEDO de Almeida D., FREITAS da Silva T., BASTOS da Silva D.. Avaliação geoquímica de biomarcadores ocluídos em estruturas asfaltênicas . Química Nova, Vol. 32, No. 7, 1770-1776. 2009.

BARKER C.E., LEWAN M.D.. The effect of supercritical water on vitrinite reflectance as observed m contact metamorphism and pyrolysis experiments . Division of Fuel Chemistry American Chemical Society. http://www.anl.gov/PCS/acsfuel/preprint%20archive/Files/44_2_ANAHEIM_03-99_0411.pdf. Año?.

BATISTA J.R., ROCHA P.S., ARAÚJO L.E.. Campos maduros de petróleo- definição para efeitos regulatórios. UNIFACS. año?BECKER J.R.. Crude oil, waxes, emulsions and asphaltenes.penn Well books. Section III, 209-250. ISBN: 0-87814-737-3. 1997.

BORGES B.C., ACEVEDO, S. Caracterización estructural de distintas fracciones aisladas del crudos extrapesado Carabobo . Revista latinoamericana de metalurgia y materiales. 27 (2): 83-94. Base: Scielo.org. 2007.

DELGADO J.G.. Asfaltenos composición, agregación, precipitación . Laboratorio de formulacion, interfases reologia y procesos. Cuaderno FIRP S369-A, Versión # 1. Universidad de los Andes, facultad de ingenieria escuela de ingenieria química. Mérida-Venezuela. 2006.

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NYTOFT H.P., BOJESEN-KOEFOED J.A., CHRISTIANSEN F.G.. C26 and C28-C34 28-norhopanes in sediments and petroleum . Organic Geochemistry, 31 2. año?.

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TRIGUIS J.A.. Apostila da disciplina, geoquímica do petróleo . Año ?.

VALLE FRANCO RONDÓN N.. Caracterização geoquímica e petrográfica dos produtos da hidropirólise (rocha hidropirolisada, betume e óleo expulso) em rocha geradora de petróleo das bacias do Paraná (Fm. Irati), Brasil e Puertollano, Espanha . Teses do doutorado. Universidade federal do Rio Grande do sul. Instituto de geociências. Programa de pós-graduação em geociências. Área de concentração: geoquímica. 2007.

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6. CARACTERIZAÇÃO DE OLEOS: INTRODUÇÃO

Fingerprint

ParâmetroValor

tomadoObservação

Tipo de "envelope"

Predomínio HC "levianos"

Óleo termicamente mais evoluído; presença "refresh“ no reservatóriopossivelmente MO de origem marinha

Predomínio HC "pesados"

Óleo termicamente poço evoluído; óleo biodegradadopossivelmente, MO de origem continentalóleo afetada por "lavagem de água"

forma de "cajá"MO de origem continentalAmbiente deposicional "deltáico" ou "lacustre de água doce"

dublês "envelope" MO baixo PM, origem marino; MO alto PM, origem continental

Presença de isoprenóides(confirmassem em m/z 183)

β-carotanopaleoambiente evaporítico - salino, eluída no final do cromatograma nC > ±37paleoambiente más hipersalino

i-C25 paleoambiente evaporítico - salino, eluída entre nC22 y nC23

i-C30 paleoambiente evaporítico - salino, eluída entre nC26 y nC27

Pristano se preserva em paleoambientes óxicosFitano se preserva em paleoambientes anóxicos

P/F

> 1,0Pristano / Fitanopaleoambiente dióxico a desóxico

< 1,0Pristano / Fitanopaleoambiente desóxico a dióxico

= 1,0 Pristano / Fitano

I.P.C.

> 1,0Indice preferencial de carbonos (relação impar / par). Predominio nC imparesMO de origem vegetal, óleo poco evoluido

< 1,0Indice preferencial de carbonos (relação impar / par). Predominio nC paresMO de origem bactérias / algas

= 1,0 Indice preferencial de carbonos (relação impar / par)

Pico de maior abundância relativa

entre nC17 y nC19 MO de origem algas, marinhaentre nC25, nC27 y

nC29MO de origem terrestre

nC17 / P paleoambiente evaporítico, normalmente P<<< FnC18 / F paleoambiente evaporítico, normalmente P <<< F

predominio nC < 16 paleoambiente de mar aberto, MO de bajo PMpredominio PM

"medios"paleoambiente marinho – carbonáticoInclusive a presença de β-carotano

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6. CARACTERIZAÇÃO DE OLEOS: INTRODUÇÃO

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6. CARACTERIZAÇÃO DE OLEOS: METODOLOGÍA

Ensaio Resultado Observação

Gravimétrica Porcentagem peso / peso Massa recuperada óleo, depois hidropirolise

Cromatografia

líquidaPorcentagem peso / peso

Diagrama ternário cromatografia líquida SAR, mostra sim hidropirolizar e óleo

obtendo depois de hidropirolises

Cromatografia

gasosa

Fingerprint o perfil

cromatográfico: n-parafinas

e isoprenóides

Relaciones pristano/fitano; nC17/pristano; nC18/fitano; tipo de cromatograma;

predomínio nCpar/nCimpar

Cromatografia

gasosaBiomarcadores saturados

análise de biomarcadores na fração de hidrocarbonetos saturados,

monitoramento de massa íons m/z191, m/z217 e m/z218

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6. CARACTERIZAÇÃO DE OLEOS: REFERÊNCIAS

Inclui literatura da referência e consultada:AKBARZADEH K., HAMMAMI A., KHARRAT A., ZHANG D., ALLENSON S., CREEK J., KABIR S., JAMALUDDIN A., MARSHALL A.G., RODGERS R.P., MULLINS O., SOLBAKKEN T.. Los asfaltenos: problemáticos pero ricos en potencial . Chevron Energy Technology Company - Oilfield Review. Otoño de 2007.

AZEVEDO de Almeida D., FREITAS da Silva T., BASTOS da Silva D.. Avaliação geoquímica de biomarcadores ocluídos em estruturas asfaltênicas . Química Nova, Vol. 32, No. 7, 1770-1776. 2009.

BARKER C.E., LEWAN M.D.. The effect of supercritical water on vitrinite reflectance as observed m contact metamorphism and pyrolysis experiments . Division of Fuel Chemistry American Chemical Society. http://www.anl.gov/PCS/acsfuel/preprint%20archive/Files/44_2_ANAHEIM_03-99_0411.pdf. Año?.

BATISTA J.R., ROCHA P.S., ARAÚJO L.E.. Campos maduros de petróleo- definição para efeitos regulatórios. UNIFACS. año?BECKER J.R.. Crude oil, waxes, emulsions and asphaltenes.penn Well books. Section III, 209-250. ISBN: 0-87814-737-3. 1997.

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7. CRONOGRAMA

TópicoMês

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Revisão da literatura √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √

Implementação metodologia hidropirolise √ √

Seleção de amostras √ √ √

Separação dos asfaltenos √ √ √

hidropirolise mostras √ √ √

Análises mostras √ √ √ √ √

Organização dados e informação obtidos √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √

Ajuste análise e amostras √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √

Documento final dissertação √ √ √ √ √ √

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8. VIABILIDADE TÉCNICA E ECONÔMICA

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